(57)【要約】【課題】  目標横加速度に合致したアシストトルク付与を可能とした車両用操舵支援装置を提供する。【解決手段】  横加速度の絶対値の増大時と減少時およびその方向に応じて、要求トルクＴを求める際の横加速度Ｇ−要求トルクＴの特性線図をＡ〜Ｄの間で切り替える。ここで、横加速度Ｇの絶対値が増大する場合に用いる線図Ａ、Ｃは、減少する場合に用いる線図Ｂ、Ｄに比較して同一の横加速度Ｇ（Ｇ≠０）に対して要求トルクＴの絶対値が大きくなるよう設定されている。また、同一の横加速度Ｇに対する線図Ａと線図Ｂの差（線図Ｃと線図Ｄの差も同じ。）は、横加速度０近傍では、それ以外の領域より差が小さくなるよう設定されている。特に、横加速度Ｇが０のときに、要求トルクＴが０となるよう設定されていると好ましい。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の目標横加速度を求め、この目標横加速度に応じて運転者の操舵力を補助するアシスト操舵力を付与する車両用操舵支援装置において、
任意の目標横加速度において付加するアシストトルクを、目標横加速度が減少状態のときより目標横加速度が増大状態の場合に大きく設定するとともに、目標横加速度が０近傍領域における目標横加速度が減少状態のときに付加するアシストトルクと目標横加速度が増大状態の場合に付加するアシストトルクの差をそれ以外の場合に比較して小さく設定することを特徴とする車両用操舵支援装置。
【請求項２】
目標横加速度が０の場合の目標横加速度が減少状態のときに付加するアシストトルクと目標横加速度が増大状態の場合に付加するアシストトルクの差を０にすることを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵支援装置。
【請求項３】
目標横加速度の時間変化の推移を基にして、目標横加速度が減少から増加または増加から減少に切り替わった後、さらに同一傾向が続いている場合に増減方向の切り替えが行われたと判定することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用操舵支援装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
走行レーンに沿った車両の走行を支援する車両用操舵支援装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この支援装置では、まず、ＣＣＤカメラなどを利用して自車両が走行するレーンの画像を取得する。取得した画像から画像認識処理によって走行レーンを区画する道路区画線（白線）を検出することで、自車両が走行すべき走行レーン情報を取得する。取得した走行レーン情報を基に、操舵に必要な操舵トルクを求めて、適切な操舵アシストトルクを付与することで、運転者の操舵を支援する。
【０００２】
特許文献１の技術では、走行レーンの曲率、車両中心線と走行路中心線との横ずれ量であるレーンオフセット、走行路中心線と車両中心線のなす角度である偏向角の微分値を用いて操舵アシストトルクを算出することで、適正なアシストトルクを算出することができると記載されている。
【特許文献１】特開２００１−１０５１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、操舵系は、ギヤボックスやサスペンションジョイント等によって接続されており、その摩擦力による抵抗（操舵摩擦）が存在する。この操舵摩擦により、操舵量を増大させようとする場合には、この操舵摩擦は、アシストトルクを付与するモータの出力に対して抵抗として働くため、操舵トルク不足となる。一方、操舵量を減少させようとする場合には、この操舵摩擦は、タイヤが直進方向に戻ろうとする力の抵抗となるため、モータの出力が過剰に作用する場合と同様に機能する。このため、目標アシストトルクに応じたアシストトルクが付与されず、制御性が低下するという問題がある。
【０００４】
そこで本発明は、目標横加速度に合致したアシストトルク付与を可能とした車両用操舵支援装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明に係る車両用操舵支援装置は、車両の目標横加速度を求め、この目標横加速度に応じて運転者の操舵力を補助するアシスト操舵力を付与する車両用操舵支援装置において、任意の目標横加速度において付加するアシストトルクを、目標横加速度が減少状態のときより目標横加速度が増大状態の場合に大きく設定するとともに、目標横加速度が０近傍領域における目標横加速度が減少状態のときに付加するアシストトルクと目標横加速度が増大状態の場合に付加するアシストトルクの差をそれ以外の場合に比較して小さく設定することを特徴とする。
【０００６】
目標横加速度の絶対値を増大させるとき、つまり、操舵量を増大させる切り増しの場合は、目標横加速度の絶対値を減少させるとき、つまり、操舵量を減少させる切り戻しの場合に比べてアシストトルクを大きくすることで、目標横加速度に合致したアシストトルクの付与を行う。付与するアシストトルクの大きさは、例えば、操舵摩擦を考慮すると良く、切り増しの場合には操舵摩擦を考慮しない場合に比較して、操舵摩擦分だけ大きなアシストトルクを付加し、切り戻しの場合には操舵摩擦を考慮しない場合に比較して、操舵摩擦分だけ小さなアシストトルクを付加することが好ましい。ここで、目標横加速度が０近傍領域の場合には、付与するアシストトルクの差を小さくすることである方向（例えば、右方向）の旋回状態から切り戻して、操舵量０近傍に遷移し、再び同方向（右方向）へと切り増しする場合に、アシストトルク量が急激に変動することがない。
【０００７】
目標横加速度が０の場合の目標横加速度が減少状態のときに付加するアシストトルクと目標横加速度が増大状態の場合に付加するアシストトルクの差を０にするとよい。このようにすると、前述した切り戻し後、同一方向へと切り増しを行う場合のアシストトルク量の変動が略０になる。
【０００８】
目標横加速度の時間変化の推移を基にして、目標横加速度が減少から増加または増加から減少に切り替わった後、さらに同一傾向が続いている場合に増減方向の切り替えが行われたと判定するとよい。つまり、増加方向のアシストトルク特性と減少方向のアシストトルク特性の切り替えは、目標横加速度の増減が切り替わった時点で瞬時に行うのではなく、増減が切り替わった後に、増加傾向または減少傾向が継続している場合に実行する。この増加傾向または減少傾向の継続判定は、例えば、所定時間以上増加／減少傾向が継続している場合や、切り替え後、所定量以上の目標横加速度の増減が見られた場合に行うとよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、操舵系の操舵摩擦分を考慮して操舵アシストトルクを付与しているので、切り増し、切り戻しの双方において、目標横加速度に合致したアシストトルクの付与を行うことができ、適切な操舵アシストトルクを付与することができる。このため、操舵の操作性が向上し、操作フィーリングの低下を抑制することができる。
【００１０】
操舵中立状態付近でのアシストトルク量の差を小さくすることで、操舵方向の転換時にアシストトルクが急変することがなく、操舵操作性をさらに向上させ、操作フィーリングの低下をさらに抑制することができる。特に、操舵中立状態におけるアシストトルク差を０とするとこの急変を抑制する効果が高い。
【００１１】
増減方向の切り替えが頻繁に発生するのを防止することで、制御目標となる目標横加速度が短時間に反転を繰り返すような場合でも、反転ごとにアシストトルク制御の増減方向の切り替えを行う場合と異なり、アシストトルクが振動的に変化するのを抑制し、操舵フィーリングの低下を防止する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。
【００１３】
本発明に係る車両挙動制御装置（本発明に係る道路パラメータ算出装置を含む。）の一実施形態について以下に説明する。本実施形態の車両挙動制御装置を備えた車両１の構成図を図１に示す。車両１は、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electrical Contorol Unit）２を備えており、ＥＣＵ２によって車両挙動制御（車線維持制御）が実行される。図１に示されるように、車両１は、ステアリングホイール３を備えている。ステアリングホイール３は、車両１の車室内に配設されており、運転者によって操作されることで転舵輪（ここでは左右前輪ＦＲ，ＦＬ）を転舵させる。ステアリングホイール３は、ステアリングシャフト４の一端に固定されている。ステアリングシャフト４は、ステアリングホイール３の回転に伴って回転する。
【００１４】
ステアリングシャフト４の他端には、ステアリングギヤボックス５を介してラックバー６が連結されている。ステアリングギヤボックス５は、ステアリングシャフト４の回転運動をラックバー６の軸方向への直進運動に変換する機能を有している。ラックバー６の両端は、ナックルアーム７を介して車輪ＦＬ，ＦＲの各ハブキャリアに連結されている。このように構成されているため、車輪ＦＬ，ＦＲは、ステアリングホイール３が回転されると、ステアリングシャフト４やステアリングギヤボックス５（ラックバー６）を介して転舵される。
【００１５】
また、前方を撮像するＣＣＤカメラ８が、ルームミラーに内蔵されている（図２参照）。ＣＣＤカメラ８は、車両１のフロントウィンドウ３０越しに前方の所定領域内の周辺状況を撮影する。具体的には、道路５０の車両１が走行している走行レーン５１の周囲の状況の動画像を撮影する。このＣＣＤカメラ８には、画像処理部９が接続されている。ＣＣＤカメラ８が撮影した周辺状況の画像データは、画像処理部９に供給される。画像処理部９は、ＣＣＤカメラ８による画像データを画像処理し、車両１が走行する道路上に描かれた道路区画線（以下、白線と称する。）などを基に走行レーン（走行経路＝車線）を検出する。撮像した画像や映像内では、路面とその上に描かれた白線との輝度差が大きいことから、走行レーンを区画する白線はエッジ検出等によって比較的検出しやすく、車両前方の車線を検出するのに都合がいい。
【００１６】
画像処理部９は、上述したＥＣＵ２に接続されている。画像処理部９は、検出した車線に基づいて、図３に示されるように、前方走行経路のカーブ曲率（χ＝１／Ｒ）や、車線に対する車両１のオフセットＤ（車両の前後方向の中心軸１ａと走行レーン５１の中心線の車両重心位置における接線５１ａとの横ずれ量に相当する。）及びヨー角θ（車両の前後方向の中心軸１ａと走行レーン５１の中心線の車両重心位置における接線５１ａとのなす角度に相当する。）を演算によって検出し、結果をＥＣＵ２に送出する。なお、カーブ曲率、オフセットＤ、ヨー角θはいずれも正負いずれの値も取ることがあり、符号は方向、向きを示す。画像に基づいて、前方走行経路の各種情報量（カーブ曲率χや自車のオフセットＤ・ヨー角θ）を検出する方法は、公知の方法を用いることができる。
【００１７】
ＥＣＵ２には、舵角センサ１０及び車速センサ１１も接続されている。舵角センサ１０は、ステアリングホイール３の操舵角に応じた信号を出力する。また、車速センサ１１は、各車輪に取り付けられた車輪速センサであり車両１の速度に応じた周期でパルス信号を発生する。車速センサ１１は、車速検出手段として機能している。なお、車速検出手段として車体前後加速度を検出するセンサを取り付け、この出力を時間積分することで車速を得るようにすることも可能である。舵角センサ１０の出力信号および車速センサ１１の出力信号は、それぞれＥＣＵ２に供給されている。ＥＣＵ２は、舵角センサ１０の出力信号に基づいてステア角を検出すると共に、車速センサ１１の出力信号に基づいて車速を検出する。
【００１８】
また、ＥＣＵ２には、ヨーレートセンサ１２やナビゲーションシステム１３も接続されている。ヨーレートセンサ１２は、車両１の重心近傍に配置され、重心鉛直軸回りのヨーレートを検出し、検出結果をＥＣＵ２に送出する。また、ナビゲーションシステム１３は、ＧＰＳ等を利用して車両１の位置を検出するための装置である。ナビゲーションシステム１３は、車両１前方のカーブ曲率（χ）や勾配等の状況を検知する機能をも有している。ＥＣＵ２は、ナビゲーションシステム１３を用いて車両１の位置及び走行すると予想される道路の状況を把握する。
【００１９】
さらに、ＥＣＵ２には、モータドライバ１４も接続されている。モータドライバ１４は、上述したステアリングギヤボックス５に配設されたモータ（アクチュエータ）１５が接続されている。図示されていないが、ラックバー６の一部外周面にはボールスクリュー溝が形成されており、モータ１５のロータにはこのボールスクリュー溝に対応するボールスクリュー溝を内周面上に有するボールナットが固定されている。一対のボールスクリュー溝の間には複数のベアリングボールが収納されており、モータ１５を駆動させるとロータが回転してラックバー６の軸方向の移動、即ち、転舵をアシストすることができる。
【００２０】
モータドライバ１４は、ＥＣＵ２の指令信号に従ってモータ１５に駆動電流を供給する。モータ１５は、モータドライバ１４から供給された駆動電流に応じた操舵トルクをラックバー６に付与する。ＥＣＵ２は、後述する論理に従ってモータドライバ１４に指令信号を供給し、モータ１５を駆動することにより，ラックバー６を変位させ、車輪ＦＬ，ＦＲを転舵させる。
【００２１】
また、ＥＣＵ２には、警告ランプ１６及び警報ブザー１７が接続されている。警告ランプ１６は、車室内に搭乗した乗員が視認可能な位置に配置されており、ＥＣＵ２からの指令信号に従って点灯する。また、警報ブザー１７は、ＥＣＵ２からの指令信号に従って車室内へ音声を発する。ＥＣＵ２は、後述する論理に従って警告ランプ１６及び警報ブザー１７を駆動し、乗員に対して注意を喚起する。
【００２２】
次に、操舵支援制御について具体的に説明する。図４は、操舵支援制御の動作を示すブロック図である。
【００２３】
まず、ＣＣＤカメラ８によって、車両１の前方状況を撮像し（図４右下）、撮像した画像に基づいて画像処理部９によって、走行レーン５１の状況（カーブ曲率χ）と、自車両１のオフセットＤ及びヨー角θとが算出される。なお、カーブ曲率χは、撮像された画像から前方カーブの曲率Ｒを幾何学的に求め、この逆数を取ることで求められる。幾何学的な求め方としては、自車両１の所定距離前方における白線の横方向への偏位量や自車両１の所定距離前方における白線の接線の傾きを参照して行えばよい。
【００２４】
また、走行経路に対して目標となるオフセットやヨー角は、目標オフセットＤ０及び目標ヨー角θ０として予め決定されている。
【００２５】
モータドライバ１４への制御量の算出にあたっては、制御量となるヨーレートωを算出する必要がある。このヨーレートωは、カーブ曲率χに基づくヨーレートωｒにオフセットＤを補償するヨーレートωｄとヨー角θを補償するヨーレートωθを合算したものとして求められる。
【００２６】
まず、車両１前方のカーブ曲率χ（＝１／Ｒ）に基づいて、車両１をこのカーブに沿って走行させるために必要なヨーレートωｒを求める。カーブ曲率χ（＝１／Ｒ）は、フィードフォワードコントローラ（Ｆ／Ｆコントローラ）２１に入力され、所定の特性に従ってカーブ曲率χに関するヨーレートωｒが算出される。
【００２７】
オフセットＤを補償する（目標値に収束させる）ために必要となるヨーレートωｄは、オフセットＤと目標オフセットＤ０との偏差（Ｄ０−Ｄ）に係数Ｋｄを乗じることで算出される。
【００２８】
ヨー角θを補償する（目標に収束させる）ために必要となるヨーレートωθは、ヨー角θと目標ヨー角θ０との偏差（θ０−θ）に係数Ｋθをかけて算出される。
【００２９】
このようにして算出された３つのヨーレートを合算することで、目標ヨーレートωが算出される。この目標ヨーレートωは、車速センサ１１によって検出された車速Ｖｎを用いて目標横加速度Ｇに変換され、トルク演算器２２によって、この目標横加速度Ｇを発生させるために必要な、転舵量、つまり、モータ１５の駆動トルクＴが算出される。
【００３０】
ここで、操舵系を構成するステアリングギヤボックス５内の各連動機構間やラックバー６、ナックルアーム７等の摩擦のため、モータ１５の駆動力すべてが、車輪ＦＬ、ＦＲの転舵に利用されるわけではない。このため、実際には、車輪ＦＬ、ＦＲの転舵に必要な力とこの操舵摩擦と釣り合う駆動力を付与する必要がある。この操舵摩擦は転舵を行おうとする方向への反力として作用するから、舵角を増大させるときには、（転舵に必要な力＋操舵摩擦）に合致する操舵力が必要となる一方、舵角を減少させるときは、（操舵に必要な力−操舵摩擦）に合致する操舵力で足りることになる。
【００３１】
そこで、トルク演算器２２は、横加速度Ｇと駆動トルクＴを１対１に対応させるのではなく、その増減傾向に応じて駆動トルクＴを算出することで、舵角の増減傾向に対して操舵力を調整する。
【００３２】
図５は、操舵アシストトルク算出処理のフローチャートであり、図６は、目標横加速度Ｇに対する駆動トルクＴを表す線図である。このトルク算出処理はトルク演算器２２により、所定のタイミング（タイムステップ）で繰り返し実行される。
【００３３】
まず、目標横加速度Ｇが入力され、読み込まれる（ステップＳ１）。次に、Ｇをしきい値Ｇlimと比較する（ステップＳ２）。このＧlimは初期値が０に設定されており、以下に述べるようにＧの変化に応じてステップ状に変化する。
【００３４】
ＧがＧlim以上と判定された場合には、さらに、Ｇと（Ｇlim＋ΔＧ）とを比較する（ステップＳ３）。ここで、ΔＧは所定の定数である。Ｇが（Ｇlim＋ΔＧ）以上の場合には、Ｇlimを（Ｇlim＋ΔＧ）で置き換え（ステップＳ４）、目標Ｇの増減方向を示すフラグflagSTRに増加傾向であることを示す値Upを格納して（ステップＳ５）、ステップＳ９へと移行する。一方、Ｇが（Ｇlim＋ΔＧ）より小さい場合には、ステップＳ３から直接ステップＳ９へと移行する。この場合には、ＧlimやflagSTRは前回のタイムステップの値が維持される。
【００３５】
ステップＳ２で、ＧがＧlim未満と判定された場合には、さらに、Ｇと（Ｇlim−ΔＧ）とを比較する（ステップＳ６）。Ｇが（Ｇlim−ΔＧ）未満の場合には、Ｇlimを（Ｇlim−ΔＧ）で置き換え（ステップＳ７）、目標Ｇの増減方向を示すフラグflagSTRに減少傾向であることを示す値Downを格納して（ステップＳ８）、ステップＳ９へと移行する。一方、Ｇが（Ｇlim−ΔＧ）以上の場合には、ステップＳ６から直接ステップＳ９へと移行する。この場合には、ＧlimやflagSTRは前回のタイムステップの値が維持される。
【００３６】
図７は、ステップＳ２〜Ｓ８における増減方向の判定処理を説明するグラフである。道路の形状パラメータや車両の位置を示すオフセット、ヨー角等の測定精度誤差等の要因により、目標横加速度Ｇには、振動成分が加わることがある。このため、前回のタイムステップの目標横加速度Ｇと今回のタイムステップの目標横加速度Ｇとの変化量のみから増減方向の切り替え判定を行うと、切り替えが頻繁に発生して付与される操舵アシストトルクが振動的に変化し、その結果、制御性が低下するおそれがある。
【００３７】
そこで、ステップＳ２〜Ｓ８の処理においては、設定されたしきい値Ｇlimと目標Ｇとの差がΔＧに達した時点（図７のｔ０、ｔ２、ｔ４の時点）で、増加傾向が続いていると判定し、ＧlimをΔＧ大きくするとともに、flagSTRに増加傾向を示す値Upを格納する。逆に、設定されたしきい値Ｇlimと目標Ｇとの差が−ΔＧに達した時点（図７のｔ１、ｔ３、ｔ５の時点）で、減少傾向が続いていると判定し、ＧlimをΔＧ小さくするとともに、flagSTRに減少傾向を示す値Upを格納する。ここで、図７のｔ３’の時点のように、ΔＧを超えない範囲で増減方向が一時的に逆転したような場合には、Ｇlimに変動がないことから増加傾向・減少傾向が変化したと判定することがない。したがって、ノイズや微調整のために一時的に増減方向が変化したような場合に切り替えを行うことがなく、頻繁な方向の切り替えを抑制する。このため、アシストトルク値が大幅に変動することがなく制御性の低下を抑制できる。
【００３８】
このように、増加から減少、減少から増加に切り替わってからその傾向が続いているときにはじめて増減方向の切り替えを許可することで、こうした振動的変化の発生を抑制する。もちろん、極大値に達してから、所定時間（所定タイムステップ）以上、増加・減少傾向が続いている場合に、増減方向を切り替えるようにしてもよい。
【００３９】
ステップＳ９では、目標横加速度Ｇの正負を判定する。目標横加速度Ｇが０以上と判定された場合には、ステップＳ１０へと移行し、さきほど求めたflagSTRの値を判定する。flagSTRがUp、つまり、目標横加速度Ｇが増大傾向にあると判定した場合には、ステップＳ１１へと移行して図６の線図Ａに基づいて操舵アシストトルクＴを算出し、求めたトルクＴを出力して処理を終了する（ステップＳ１６）。
【００４０】
一方、ステップＳ１０でflagSTRがDown、つまり、目標横加速度Ｇが減少傾向にあると判定した場合には、ステップＳ１２へと移行して図６の線図Ｂに基づいて操舵アシストトルクＴを算出し、求めたトルクＴを出力して処理を終了する（ステップＳ１６）。
【００４１】
また、ステップＳ９で、目標横加速度Ｇが負と判定された場合には、ステップＳ１３へと移行し、さきほど求めたflagSTRの値を判定する。flagSTRがUp、つまり、目標横加速度Ｇが増大傾向にあると判定した場合には、ステップＳ１５へと移行して図６の線図Ｄに基づいて操舵アシストトルクＴを算出し、求めたトルクＴを出力して処理を終了する（ステップＳ１６）。
【００４２】
一方、ステップＳ１３でflagSTRがDown、つまり、目標横加速度Ｇが減少傾向にあると判定した場合には、ステップＳ１４へと移行して図６の線図Ｃに基づいて操舵アシストトルクＴを算出し、求めたトルクＴを出力して処理を終了する（ステップＳ１６）。
【００４３】
ここで、図６に示される線図Ａ〜Ｄは、例えば、以下のように設定される。
【００４４】
【数１】
2005343302.tif 000003
【００４５】
ここで、係数ａ、ｂ、ｗは、車両特性に応じて予め設定されている。これは、実際の車両における要求トルクに対する横加速度を計測することでその特性から求めることができる。係数ａは、要求トルクの増加量に対する横加速度の増加量であり、図６の傾きに対応する。係数ｂは、要求トルクの絶対値を増大していった場合に、横加速度が初めて発生する値である。図６においては、切片ｂに相当する。係数ｗは、図６におけるヒス幅として表されるが、これは、要求トルクが増加傾向にある場合と、減少傾向にある場合に実際に得られる横加速度の差として求められる。
【００４６】
ＥＣＵ２は、こうして求めた駆動トルクＴに応じて、モータドライバ１４に指示して、モータ１５を駆動せしめる。その結果、左右前輪ＦＲ，ＦＬが転舵され、車両１は車線を維持すべく旋回される。車両１が旋回すると、再度ＣＣＤカメラ８によって前方の状況が撮像され、上述したことが繰り返される。
【００４７】
このように、目標横加速度Ｇの増減および方向により、モータ１５に与える要求トルクを異ならせることで、切り増し時（図６における線図Ａ、線図Ｃに対応）と切り戻し時（図６における線図Ｂ、線図Ｄに対応）とで、モータ１５により与えるトルクを操舵摩擦に応じて異ならせて、結果的に実現される横加速度Ｇを目標値にできるだけ一致させることが可能となる。このため、安定した制御を行うことができ、制御性が向上する。
【００４８】
また、目標横加速度が０のときには、要求トルクも０になるように設定されているため、操舵中立状態へ確実に移行することができ、中立状態付近でトルクが振動的に変化する事態の発生を抑制できる。このため、運転者の操舵フィーリングも向上する。
【００４９】
図８は、この操舵中立状態付近における要求横加速度Ｇと要求トルクＴの時間変化例を示している。図８（ａ）に示されるように、要求横加速度Ｇを単調減少させるケース１（実線で示す）と、要求横加速度Ｇを単調減少させて時刻ｔａで０に達した後再び単調増加させるケース２を考える。ケース１は右旋回から左旋回へと移行するケースであり、ケース２は右旋回から操舵を中立に戻した後、再び、右旋回へと戻るケースである。
【００５０】
単純に横加速度Ｇの増大時と減少時とで同じ横加速度に対する要求トルクＴをヒス幅ｗだけ異ならせた場合、図８（ｂ）に示されるように、ケース１では、要求トルクＴが単調に減少するだけであるが、ケース２では、時刻ｔａで要求トルクをヒス幅ｗの分だけ急激に増加させる必要がある。このアシストトルクの変動が操舵中立状態付近で発生するため、運転者に違和感を感じさせ、操舵フィーリングを低下させてしまう。
【００５１】
これに対して、本実施形態では、図８（ｃ）に示されるように、ケース１、ケース２の双方において、要求トルクＴは時間的に連続して変化するため、図８（ｂ）に示されるようなトルクのジャンプが発生しない。このため、いずれのケースにおいても自然なトルク変動となり、運転者が違和感を感じることがなく、操舵フィーリングの低下を抑制できる。このような中立付近における操舵方向の転換は、車線の維持制御においては、頻繁に発生しうるため、重要である。
【００５２】
操舵中立付近におけるトルク−横加速度の特性線図は上述した例に限られるものではない。例えば、図９に示されるように、曲線により、目標横加速度Ｇの絶対値が大きい直線領域と接続してもよい。あるいは、図１０に示されるように、操舵中立状態におけるヒス幅（横加速度増加時と減少時のアシストトルクの差）を０とせず、所定の値に設定してもよい。操舵中立付近におけるヒス幅をその他の領域より小さくすることで、操舵中立状態における違和感のない操舵アシストを行うことができる。
【００５３】
以上の説明では、走行レーンに沿った走行を支援する操舵支援装置に応用する例を説明したが、目標横加速度を算出してそれに基づいて操舵を行う自動操舵装置等にも本発明は好適に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本実施形態の車両用操舵支援装置を備えた車両１の構成図である。
【図２】本実施形態のＣＣＤカメラによる走行レーンの取得状況を説明する図である。
【図３】道路パラメータを説明する図である。
【図４】操舵支援制御の動作を示すブロック図である。
【図５】操舵アシストトルク算出処理のフローチャートである。
【図６】目標横加速度Ｇに対する駆動トルクＴを表す線図である。
【図７】図５のステップＳ２〜Ｓ８における増減方向の判定処理を説明するグラフである。
【図８】（ａ）に示すように目標横加速度を変化させた場合のヒス幅ｗが一定の場合の要求トルク変化を示す図（ｂ）と、本発明による要求トルク変化を示す図（ｃ）である。
【図９】トルク−横加速度の別な例を示す特性線図の操舵中立状態付近を示している。
【図１０】トルク−横加速度のさらに別な例を示す特性線図の操舵中立状態付近を示している。
【符号の説明】
【００５５】
１…車両、２…ＥＣＵ、３…ステアリングホイール、４…ステアリングシャフト、５…ステアリングギヤボックス、６…ラックバー、７…ナックルアーム、８…カメラ、９…画像処理部、１０…舵角センサ、１１…車速センサ、１２…ヨーレートセンサ、１３…ナビゲーションシステム、１４…モータドライバ、１５…モータ、１６…警告ランプ、１７…警報ブザー、２１…フィードフォワードコントローラ、２２…トルク演算器、３０…フロントウィンドウ、５０…道路、５１…走行レーン、Ｄ…オフセット、Ｇ…目標横加速度、Ｒ…カーブ半径、Ｔ…駆動トルク、Ｖｎ…車速、θ…ヨー角、χ…カーブ曲率、ω…ヨーレート。
【図１】
2005343302.tif 000004
【図２】
2005343302.tif 000005
【図３】
2005343302.tif 000006
【図４】
2005343302.tif 000007
【図５】
2005343302.tif 000008
【図６】
2005343302.tif 000009
【図７】
2005343302.tif 000010
【図８】
2005343302.tif 000011
【図９】
2005343302.tif 000012
【図１０】
2005343302.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成16年6月9日(2004.6.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行レーンに沿った走行を支援するため、適切な操舵アシストトルクを付与する車両用操舵支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
走行レーンに沿った車両の走行を支援する車両用操舵支援装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この支援装置では、まず、ＣＣＤカメラなどを利用して自車両が走行するレーンの画像を取得する。取得した画像から画像認識処理によって走行レーンを区画する道路区画線（白線）を検出することで、自車両が走行すべき走行レーン情報を取得する。取得した走行レーン情報を基に、操舵に必要な操舵トルクを求めて、適切な操舵アシストトルクを付与することで、運転者の操舵を支援する。
【０００３】
特許文献１の技術では、走行レーンの曲率、車両中心線と走行路中心線との横ずれ量であるレーンオフセット、走行路中心線と車両中心線のなす角度である偏向角の微分値を用いて操舵アシストトルクを算出することで、適正なアシストトルクを算出することができると記載されている。
【特許文献１】特開２００１−１０５１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、操舵系は、ギヤボックスやサスペンションジョイント等によって接続されており、その摩擦力による抵抗（操舵摩擦）が存在する。この操舵摩擦により、操舵量を増大させようとする場合には、この操舵摩擦は、アシストトルクを付与するモータの出力に対して抵抗として働くため、操舵トルク不足となる。一方、操舵量を減少させようとする場合には、この操舵摩擦は、タイヤが直進方向に戻ろうとする力の抵抗となるため、モータの出力が過剰に作用する場合と同様に機能する。このため、目標アシストトルクに応じたアシストトルクが付与されず、制御性が低下するという問題がある。
【０００５】
そこで本発明は、目標横加速度に合致したアシストトルク付与を可能とした車両用操舵支援装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る車両用操舵支援装置は、車両の目標横加速度を求め、この目標横加速度に応じて運転者の操舵力を補助するアシスト操舵力を付与する車両用操舵支援装置において、任意の目標横加速度において付加するアシストトルクを、目標横加速度が減少状態のときより目標横加速度が増大状態の場合に大きく設定するとともに、目標横加速度が０近傍領域における目標横加速度が減少状態のときに付加するアシストトルクと目標横加速度が増大状態の場合に付加するアシストトルクの差をそれ以外の場合に比較して小さく設定することを特徴とする。
【０００７】
目標横加速度の絶対値を増大させるとき、つまり、操舵量を増大させる切り増しの場合は、目標横加速度の絶対値を減少させるとき、つまり、操舵量を減少させる切り戻しの場合に比べてアシストトルクを大きくすることで、目標横加速度に合致したアシストトルクの付与を行う。付与するアシストトルクの大きさは、例えば、操舵摩擦を考慮すると良く、切り増しの場合には操舵摩擦を考慮しない場合に比較して、操舵摩擦分だけ大きなアシストトルクを付加し、切り戻しの場合には操舵摩擦を考慮しない場合に比較して、操舵摩擦分だけ小さなアシストトルクを付加することが好ましい。ここで、目標横加速度が０近傍領域の場合には、付与するアシストトルクの差を小さくすることである方向（例えば、右方向）の旋回状態から切り戻して、操舵量０近傍に遷移し、再び同方向（右方向）へと切り増しする場合に、アシストトルク量が急激に変動することがない。
【０００８】
目標横加速度が０の場合の目標横加速度が減少状態のときに付加するアシストトルクと目標横加速度が増大状態の場合に付加するアシストトルクの差を０にするとよい。このようにすると、前述した切り戻し後、同一方向へと切り増しを行う場合のアシストトルク量の変動が略０になる。
【０００９】
目標横加速度の時間変化の推移を基にして、目標横加速度が減少から増加または増加から減少に切り替わった後、さらに同一傾向が続いている場合に増減方向の切り替えが行われたと判定するとよい。つまり、増加方向のアシストトルク特性と減少方向のアシストトルク特性の切り替えは、目標横加速度の増減が切り替わった時点で瞬時に行うのではなく、増減が切り替わった後に、増加傾向または減少傾向が継続している場合に実行する。この増加傾向または減少傾向の継続判定は、例えば、所定時間以上増加／減少傾向が継続している場合や、切り替え後、所定量以上の目標横加速度の増減が見られた場合に行うとよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、操舵系の操舵摩擦分を考慮して操舵アシストトルクを付与しているので、切り増し、切り戻しの双方において、目標横加速度に合致したアシストトルクの付与を行うことができ、適切な操舵アシストトルクを付与することができる。このため、操舵の操作性が向上し、操作フィーリングの低下を抑制することができる。
【００１１】
操舵中立状態付近でのアシストトルク量の差を小さくすることで、操舵方向の転換時にアシストトルクが急変することがなく、操舵操作性をさらに向上させ、操作フィーリングの低下をさらに抑制することができる。特に、操舵中立状態におけるアシストトルク差を０とするとこの急変を抑制する効果が高い。
【００１２】
増減方向の切り替えが頻繁に発生するのを防止することで、制御目標となる目標横加速度が短時間に反転を繰り返すような場合でも、反転ごとにアシストトルク制御の増減方向の切り替えを行う場合と異なり、アシストトルクが振動的に変化するのを抑制し、操舵フィーリングの低下を防止する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。
【００１４】
本発明に係る車両挙動制御装置（本発明に係る道路パラメータ算出装置を含む。）の一実施形態について以下に説明する。本実施形態の車両挙動制御装置を備えた車両１の構成図を図１に示す。車両１は、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electrical Contorol Unit）２を備えており、ＥＣＵ２によって車両挙動制御（車線維持制御）が実行される。図１に示されるように、車両１は、ステアリングホイール３を備えている。ステアリングホイール３は、車両１の車室内に配設されており、運転者によって操作されることで転舵輪（ここでは左右前輪ＦＲ，ＦＬ）を転舵させる。ステアリングホイール３は、ステアリングシャフト４の一端に固定されている。ステアリングシャフト４は、ステアリングホイール３の回転に伴って回転する。
【００１５】
ステアリングシャフト４の他端には、ステアリングギヤボックス５を介してラックバー６が連結されている。ステアリングギヤボックス５は、ステアリングシャフト４の回転運動をラックバー６の軸方向への直進運動に変換する機能を有している。ラックバー６の両端は、ナックルアーム７を介して車輪ＦＬ，ＦＲの各ハブキャリアに連結されている。このように構成されているため、車輪ＦＬ，ＦＲは、ステアリングホイール３が回転されると、ステアリングシャフト４やステアリングギヤボックス５（ラックバー６）を介して転舵される。
【００１６】
また、前方を撮像するＣＣＤカメラ８が、ルームミラーに内蔵されている（図２参照）。ＣＣＤカメラ８は、車両１のフロントウィンドウ３０越しに前方の所定領域内の周辺状況を撮影する。具体的には、道路５０の車両１が走行している走行レーン５１の周囲の状況の動画像を撮影する。このＣＣＤカメラ８には、画像処理部９が接続されている。ＣＣＤカメラ８が撮影した周辺状況の画像データは、画像処理部９に供給される。画像処理部９は、ＣＣＤカメラ８による画像データを画像処理し、車両１が走行する道路上に描かれた道路区画線（以下、白線と称する。）などを基に走行レーン（走行経路＝車線）を検出する。撮像した画像や映像内では、路面とその上に描かれた白線との輝度差が大きいことから、走行レーンを区画する白線はエッジ検出等によって比較的検出しやすく、車両前方の車線を検出するのに都合がいい。
【００１７】
画像処理部９は、上述したＥＣＵ２に接続されている。画像処理部９は、検出した車線に基づいて、図３に示されるように、前方走行経路のカーブ曲率（χ＝１／Ｒ）や、車線に対する車両１のオフセットＤ（車両の前後方向の中心軸１ａと走行レーン５１の中心線の車両重心位置における接線５１ａとの横ずれ量に相当する。）及びヨー角θ（車両の前後方向の中心軸１ａと走行レーン５１の中心線の車両重心位置における接線５１ａとのなす角度に相当する。）を演算によって検出し、結果をＥＣＵ２に送出する。なお、カーブ曲率、オフセットＤ、ヨー角θはいずれも正負いずれの値も取ることがあり、符号は方向、向きを示す。画像に基づいて、前方走行経路の各種情報量（カーブ曲率χや自車のオフセットＤ・ヨー角θ）を検出する方法は、公知の方法を用いることができる。
【００１８】
ＥＣＵ２には、舵角センサ１０及び車速センサ１１も接続されている。舵角センサ１０は、ステアリングホイール３の操舵角に応じた信号を出力する。また、車速センサ１１は、各車輪に取り付けられた車輪速センサであり車両１の速度に応じた周期でパルス信号を発生する。車速センサ１１は、車速検出手段として機能している。なお、車速検出手段として車体前後加速度を検出するセンサを取り付け、この出力を時間積分することで車速を得るようにすることも可能である。舵角センサ１０の出力信号および車速センサ１１の出力信号は、それぞれＥＣＵ２に供給されている。ＥＣＵ２は、舵角センサ１０の出力信号に基づいてステア角を検出すると共に、車速センサ１１の出力信号に基づいて車速を検出する。
【００１９】
また、ＥＣＵ２には、ヨーレートセンサ１２やナビゲーションシステム１３も接続されている。ヨーレートセンサ１２は、車両１の重心近傍に配置され、重心鉛直軸回りのヨーレートを検出し、検出結果をＥＣＵ２に送出する。また、ナビゲーションシステム１３は、ＧＰＳ等を利用して車両１の位置を検出するための装置である。ナビゲーションシステム１３は、車両１前方のカーブ曲率（χ）や勾配等の状況を検知する機能をも有している。ＥＣＵ２は、ナビゲーションシステム１３を用いて車両１の位置及び走行すると予想される道路の状況を把握する。
【００２０】
さらに、ＥＣＵ２には、モータドライバ１４も接続されている。モータドライバ１４は、上述したステアリングギヤボックス５に配設されたモータ（アクチュエータ）１５が接続されている。図示されていないが、ラックバー６の一部外周面にはボールスクリュー溝が形成されており、モータ１５のロータにはこのボールスクリュー溝に対応するボールスクリュー溝を内周面上に有するボールナットが固定されている。一対のボールスクリュー溝の間には複数のベアリングボールが収納されており、モータ１５を駆動させるとロータが回転してラックバー６の軸方向の移動、即ち、転舵をアシストすることができる。
【００２１】
モータドライバ１４は、ＥＣＵ２の指令信号に従ってモータ１５に駆動電流を供給する。モータ１５は、モータドライバ１４から供給された駆動電流に応じた操舵トルクをラックバー６に付与する。ＥＣＵ２は、後述する論理に従ってモータドライバ１４に指令信号を供給し、モータ１５を駆動することにより，ラックバー６を変位させ、車輪ＦＬ，ＦＲを転舵させる。
【００２２】
また、ＥＣＵ２には、警告ランプ１６及び警報ブザー１７が接続されている。警告ランプ１６は、車室内に搭乗した乗員が視認可能な位置に配置されており、ＥＣＵ２からの指令信号に従って点灯する。また、警報ブザー１７は、ＥＣＵ２からの指令信号に従って車室内へ音声を発する。ＥＣＵ２は、後述する論理に従って警告ランプ１６及び警報ブザー１７を駆動し、乗員に対して注意を喚起する。
【００２３】
次に、操舵支援制御について具体的に説明する。図４は、操舵支援制御の動作を示すブロック図である。
【００２４】
まず、ＣＣＤカメラ８によって、車両１の前方状況を撮像し（図４右下）、撮像した画像に基づいて画像処理部９によって、走行レーン５１の状況（カーブ曲率χ）と、自車両１のオフセットＤ及びヨー角θとが算出される。なお、カーブ曲率χは、撮像された画像から前方カーブの曲率Ｒを幾何学的に求め、この逆数を取ることで求められる。幾何学的な求め方としては、自車両１の所定距離前方における白線の横方向への偏位量や自車両１の所定距離前方における白線の接線の傾きを参照して行えばよい。
【００２５】
また、走行経路に対して目標となるオフセットやヨー角は、目標オフセットＤ０及び目標ヨー角θ０として予め決定されている。
【００２６】
モータドライバ１４への制御量の算出にあたっては、制御量となるヨーレートωを算出する必要がある。このヨーレートωは、カーブ曲率χに基づくヨーレートωｒにオフセットＤを補償するヨーレートωｄとヨー角θを補償するヨーレートωθを合算したものとして求められる。
【００２７】
まず、車両１前方のカーブ曲率χ（＝１／Ｒ）に基づいて、車両１をこのカーブに沿って走行させるために必要なヨーレートωｒを求める。カーブ曲率χ（＝１／Ｒ）は、フィードフォワードコントローラ（Ｆ／Ｆコントローラ）２１に入力され、所定の特性に従ってカーブ曲率χに関するヨーレートωｒが算出される。
【００２８】
オフセットＤを補償する（目標値に収束させる）ために必要となるヨーレートωｄは、オフセットＤと目標オフセットＤ０との偏差（Ｄ０−Ｄ）に係数Ｋｄを乗じることで算出される。
【００２９】
ヨー角θを補償する（目標に収束させる）ために必要となるヨーレートωθは、ヨー角θと目標ヨー角θ０との偏差（θ０−θ）に係数Ｋθをかけて算出される。
【００３０】
このようにして算出された３つのヨーレートを合算することで、目標ヨーレートωが算出される。この目標ヨーレートωは、車速センサ１１によって検出された車速Ｖｎを用いて目標横加速度Ｇに変換され、トルク演算器２２によって、この目標横加速度Ｇを発生させるために必要な、転舵量、つまり、モータ１５の駆動トルクＴが算出される。
【００３１】
ここで、操舵系を構成するステアリングギヤボックス５内の各連動機構間やラックバー６、ナックルアーム７等の摩擦のため、モータ１５の駆動力すべてが、車輪ＦＬ、ＦＲの転舵に利用されるわけではない。このため、実際には、車輪ＦＬ、ＦＲの転舵に必要な力とこの操舵摩擦と釣り合う駆動力を付与する必要がある。この操舵摩擦は転舵を行おうとする方向への反力として作用するから、舵角を増大させるときには、（転舵に必要な力＋操舵摩擦）に合致する操舵力が必要となる一方、舵角を減少させるときは、（操舵に必要な力−操舵摩擦）に合致する操舵力で足りることになる。
【００３２】
そこで、トルク演算器２２は、横加速度Ｇと駆動トルクＴを１対１に対応させるのではなく、その増減傾向に応じて駆動トルクＴを算出することで、舵角の増減傾向に対して操舵力を調整する。
【００３３】
図５は、操舵アシストトルク算出処理のフローチャートであり、図６は、目標横加速度Ｇに対する駆動トルクＴを表す線図である。このトルク算出処理はトルク演算器２２により、所定のタイミング（タイムステップ）で繰り返し実行される。
【００３４】
まず、目標横加速度Ｇが入力され、読み込まれる（ステップＳ１）。次に、Ｇをしきい値Ｇlimと比較する（ステップＳ２）。このＧlimは初期値が０に設定されており、以下に述べるようにＧの変化に応じてステップ状に変化する。
【００３５】
ＧがＧlim以上と判定された場合には、さらに、Ｇと（Ｇlim＋ΔＧ）とを比較する（ステップＳ３）。ここで、ΔＧは所定の定数である。Ｇが（Ｇlim＋ΔＧ）以上の場合には、Ｇlimを（Ｇlim＋ΔＧ）で置き換え（ステップＳ４）、目標Ｇの増減方向を示すフラグflagSTRに増加傾向であることを示す値Upを格納して（ステップＳ５）、ステップＳ９へと移行する。一方、Ｇが（Ｇlim＋ΔＧ）より小さい場合には、ステップＳ３から直接ステップＳ９へと移行する。この場合には、ＧlimやflagSTRは前回のタイムステップの値が維持される。
【００３６】
ステップＳ２で、ＧがＧlim未満と判定された場合には、さらに、Ｇと（Ｇlim−ΔＧ）とを比較する（ステップＳ６）。Ｇが（Ｇlim−ΔＧ）未満の場合には、Ｇlimを（Ｇlim−ΔＧ）で置き換え（ステップＳ７）、目標Ｇの増減方向を示すフラグflagSTRに減少傾向であることを示す値Downを格納して（ステップＳ８）、ステップＳ９へと移行する。一方、Ｇが（Ｇlim−ΔＧ）以上の場合には、ステップＳ６から直接ステップＳ９へと移行する。この場合には、ＧlimやflagSTRは前回のタイムステップの値が維持される。
【００３７】
図７は、ステップＳ２〜Ｓ８における増減方向の判定処理を説明するグラフである。道路の形状パラメータや車両の位置を示すオフセット、ヨー角等の測定精度誤差等の要因により、目標横加速度Ｇには、振動成分が加わることがある。このため、前回のタイムステップの目標横加速度Ｇと今回のタイムステップの目標横加速度Ｇとの変化量のみから増減方向の切り替え判定を行うと、切り替えが頻繁に発生して付与される操舵アシストトルクが振動的に変化し、その結果、制御性が低下するおそれがある。
【００３８】
そこで、ステップＳ２〜Ｓ８の処理においては、設定されたしきい値Ｇlimと目標Ｇとの差がΔＧに達した時点（図７のｔ０、ｔ２、ｔ４の時点）で、増加傾向が続いていると判定し、ＧlimをΔＧ大きくするとともに、flagSTRに増加傾向を示す値Upを格納する。逆に、設定されたしきい値Ｇlimと目標Ｇとの差が−ΔＧに達した時点（図７のｔ１、ｔ３、ｔ５の時点）で、減少傾向が続いていると判定し、ＧlimをΔＧ小さくするとともに、flagSTRに減少傾向を示す値Upを格納する。ここで、図７のｔ３’の時点のように、ΔＧを超えない範囲で増減方向が一時的に逆転したような場合には、Ｇlimに変動がないことから増加傾向・減少傾向が変化したと判定することがない。したがって、ノイズや微調整のために一時的に増減方向が変化したような場合に切り替えを行うことがなく、頻繁な方向の切り替えを抑制する。このため、アシストトルク値が大幅に変動することがなく制御性の低下を抑制できる。
【００３９】
このように、増加から減少、減少から増加に切り替わってからその傾向が続いているときにはじめて増減方向の切り替えを許可することで、こうした振動的変化の発生を抑制する。もちろん、極大値に達してから、所定時間（所定タイムステップ）以上、増加・減少傾向が続いている場合に、増減方向を切り替えるようにしてもよい。
【００４０】
ステップＳ９では、目標横加速度Ｇの正負を判定する。目標横加速度Ｇが０以上と判定された場合には、ステップＳ１０へと移行し、さきほど求めたflagSTRの値を判定する。flagSTRがUp、つまり、目標横加速度Ｇが増大傾向にあると判定した場合には、ステップＳ１１へと移行して図６の線図Ａに基づいて操舵アシストトルクＴを算出し、求めたトルクＴを出力して処理を終了する（ステップＳ１６）。
【００４１】
一方、ステップＳ１０でflagSTRがDown、つまり、目標横加速度Ｇが減少傾向にあると判定した場合には、ステップＳ１２へと移行して図６の線図Ｂに基づいて操舵アシストトルクＴを算出し、求めたトルクＴを出力して処理を終了する（ステップＳ１６）。
【００４２】
また、ステップＳ９で、目標横加速度Ｇが負と判定された場合には、ステップＳ１３へと移行し、さきほど求めたflagSTRの値を判定する。flagSTRがUp、つまり、目標横加速度Ｇが増大傾向にあると判定した場合には、ステップＳ１５へと移行して図６の線図Ｄに基づいて操舵アシストトルクＴを算出し、求めたトルクＴを出力して処理を終了する（ステップＳ１６）。
【００４３】
一方、ステップＳ１３でflagSTRがDown、つまり、目標横加速度Ｇが減少傾向にあると判定した場合には、ステップＳ１４へと移行して図６の線図Ｃに基づいて操舵アシストトルクＴを算出し、求めたトルクＴを出力して処理を終了する（ステップＳ１６）。
【００４４】
ここで、図６に示される線図Ａ〜Ｄは、例えば、以下のように設定される。
【００４５】
【数１】
2005343302.tif 000014
【００４６】
ここで、係数ａ、ｂ、ｗは、車両特性に応じて予め設定されている。これは、実際の車両における要求トルクに対する横加速度を計測することでその特性から求めることができる。係数ａは、要求トルクの増加量に対する横加速度の増加量であり、図６の傾きに対応する。係数ｂは、要求トルクの絶対値を増大していった場合に、横加速度が初めて発生する値である。図６においては、切片ｂに相当する。係数ｗは、図６におけるヒス幅として表されるが、これは、要求トルクが増加傾向にある場合と、減少傾向にある場合に実際に得られる横加速度の差として求められる。
【００４７】
ＥＣＵ２は、こうして求めた駆動トルクＴに応じて、モータドライバ１４に指示して、モータ１５を駆動せしめる。その結果、左右前輪ＦＲ，ＦＬが転舵され、車両１は車線を維持すべく旋回される。車両１が旋回すると、再度ＣＣＤカメラ８によって前方の状況が撮像され、上述したことが繰り返される。
【００４８】
このように、目標横加速度Ｇの増減および方向により、モータ１５に与える要求トルクを異ならせることで、切り増し時（図６における線図Ａ、線図Ｃに対応）と切り戻し時（図６における線図Ｂ、線図Ｄに対応）とで、モータ１５により与えるトルクを操舵摩擦に応じて異ならせて、結果的に実現される横加速度Ｇを目標値にできるだけ一致させることが可能となる。このため、安定した制御を行うことができ、制御性が向上する。
【００４９】
また、目標横加速度が０のときには、要求トルクも０になるように設定されているため、操舵中立状態へ確実に移行することができ、中立状態付近でトルクが振動的に変化する事態の発生を抑制できる。このため、運転者の操舵フィーリングも向上する。
【００５０】
図８は、この操舵中立状態付近における要求横加速度Ｇと要求トルクＴの時間変化例を示している。図８（ａ）に示されるように、要求横加速度Ｇを単調減少させるケース１（実線で示す）と、要求横加速度Ｇを単調減少させて時刻ｔａで０に達した後再び単調増加させるケース２を考える。ケース１は右旋回から左旋回へと移行するケースであり、ケース２は右旋回から操舵を中立に戻した後、再び、右旋回へと戻るケースである。
【００５１】
単純に横加速度Ｇの増大時と減少時とで同じ横加速度に対する要求トルクＴをヒス幅ｗだけ異ならせた場合、図８（ｂ）に示されるように、ケース１では、要求トルクＴが単調に減少するだけであるが、ケース２では、時刻ｔａで要求トルクをヒス幅ｗの分だけ急激に増加させる必要がある。このアシストトルクの変動が操舵中立状態付近で発生するため、運転者に違和感を感じさせ、操舵フィーリングを低下させてしまう。
【００５２】
これに対して、本実施形態では、図８（ｃ）に示されるように、ケース１、ケース２の双方において、要求トルクＴは時間的に連続して変化するため、図８（ｂ）に示されるようなトルクのジャンプが発生しない。このため、いずれのケースにおいても自然なトルク変動となり、運転者が違和感を感じることがなく、操舵フィーリングの低下を抑制できる。このような中立付近における操舵方向の転換は、車線の維持制御においては、頻繁に発生しうるため、重要である。
【００５３】
操舵中立付近におけるトルク−横加速度の特性線図は上述した例に限られるものではない。例えば、図９に示されるように、曲線により、目標横加速度Ｇの絶対値が大きい直線領域と接続してもよい。あるいは、図１０に示されるように、操舵中立状態におけるヒス幅（横加速度増加時と減少時のアシストトルクの差）を０とせず、所定の値に設定してもよい。操舵中立付近におけるヒス幅をその他の領域より小さくすることで、操舵中立状態における違和感のない操舵アシストを行うことができる。
【００５４】
以上の説明では、走行レーンに沿った走行を支援する操舵支援装置に応用する例を説明したが、目標横加速度を算出してそれに基づいて操舵を行う自動操舵装置等にも本発明は好適に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本実施形態の車両用操舵支援装置を備えた車両１の構成図である。
【図２】本実施形態のＣＣＤカメラによる走行レーンの取得状況を説明する図である。
【図３】道路パラメータを説明する図である。
【図４】操舵支援制御の動作を示すブロック図である。
【図５】操舵アシストトルク算出処理のフローチャートである。
【図６】目標横加速度Ｇに対する駆動トルクＴを表す線図である。
【図７】図５のステップＳ２〜Ｓ８における増減方向の判定処理を説明するグラフである。
【図８】（ａ）に示すように目標横加速度を変化させた場合のヒス幅ｗが一定の場合の要求トルク変化を示す図（ｂ）と、本発明による要求トルク変化を示す図（ｃ）である。
【図９】トルク−横加速度の別な例を示す特性線図の操舵中立状態付近を示している。
【図１０】トルク−横加速度のさらに別な例を示す特性線図の操舵中立状態付近を示している。
【符号の説明】
【００５６】
１…車両、２…ＥＣＵ、３…ステアリングホイール、４…ステアリングシャフト、５…ステアリングギヤボックス、６…ラックバー、７…ナックルアーム、８…カメラ、９…画像処理部、１０…舵角センサ、１１…車速センサ、１２…ヨーレートセンサ、１３…ナビゲーションシステム、１４…モータドライバ、１５…モータ、１６…警告ランプ、１７…警報ブザー、２１…フィードフォワードコントローラ、２２…トルク演算器、３０…フロントウィンドウ、５０…道路、５１…走行レーン、Ｄ…オフセット、Ｇ…目標横加速度、Ｒ…カーブ半径、Ｔ…駆動トルク、Ｖｎ…車速、θ…ヨー角、χ…カーブ曲率、ω…ヨーレート。